[發明專利]一種余熱電水聯產系統

有效

• 申請號: 201410794482.2
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104445481A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 胡雪蛟;章先濤;洪子鑫
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C02F1/16
• 分類號: C02F1/16;F01D15/10;C02F103/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

技術領域

本發明涉及一種余熱電水聯產系統，屬于余熱利用與節能減排領域。

背景技術

海水淡化提供了一種不受限制且穩定的淡水補充途徑,是解決天然淡水資源缺乏的最具前景的方法之一。無論是熱法還是反滲透，都是以消耗高品位能源作為代價來換取淡水，對電力有依賴性。就目前來講，其仍屬于能源密集型產業，日益緊張的能源問題難以應對不斷增長的淡水需求。傳統海水淡化設備體積過于龐大，初期投資高，能耗大，這一直被視為是海水淡化難以大量使用的主要問題。研究海水淡化與可再生能源耦合技術及余熱利用海水淡化新技術是海水淡化發展的熱點方向。

鋼鐵、水泥、石化等企業幾乎每天都在持續不斷的向大氣環境中排放溫度低于100～300℃或更低的中低溫的廢蒸汽、煙氣。將企業在生產環節產生的低品位的或廢棄的熱能轉化為高品位電能，這是一項變廢為寶的高效節能技術。朗肯循環余熱發電技術盡管回收了部分的余熱資源，但發電效率低，僅為11%左右，仍有大量熱量通過冷凝器被冷卻水帶離，造成能量的白白流失。造成這種情況的主要原因是經過余熱發電后，汽輪機出口乏汽的能量品味很低，現有的海水淡化設備無法利用這部分低品位熱能。

目前，也有一些海水淡化裝置同汽輪機乏汽相結合的，但由于使用的海水淡化技術自身限制，需要調整汽輪發電機組負荷，在汽輪機中間段抽汽并引入海水淡化蒸發器。這種與發電機組相結合的電水聯產方法，犧牲了原有發電系統的發電效率，得不償失。傳統的熱法海水淡化技術，包括低溫多效和多級閃蒸技術，其運行溫度通常在70-110℃，對汽輪機末級的實際低溫乏汽(約35℃-50℃)顯得無能為力。中國專利201210384935.5中提出了一種利用余熱進行電水聯產的裝置，但其海水蒸發側的真空通過真空泵產生、海水補充和濃鹽水排放都是通過泵輸運的，該過程仍然消耗了大量電功。另外專利NO.201010162214.0中也提出可以通過利用30-60℃乏汽來進行海水淡化，盡管在這個過程中，作者使用了環路熱管毛細驅動來進行海水補充，借助毛細抽力利用減壓裝置實現海水負壓，這種裝置運行穩定性差，實際運行中仍需借助真空泵輔助形成真空，并且其濃鹽水排放需要使用泵功，在高能耗海水淡化產業中推廣性仍具難度。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種不需要泵功的余熱電水聯產系統。該系統利用鋼鐵、水泥、石化等能源密集型企業行業排放的大量廢蒸汽，實現能源梯級利用，利用一次熱能發電，二次熱能進行海水淡化。

本系統特點是利用水柱高度建立自然真空和毛細力抽吸海水補液的低溫海水淡化技術與低溫朗肯循環發電相結合，其中，海水淡化系統中，濃鹽水排放利用虹吸作用，海水補液利用毛細抽力，淡化系統的運行不需額外泵功輸入。該技術方案不僅彌補了傳統低溫余熱發電系統中熱效率低的問題，而且回收利用了汽輪機出口低溫乏汽熱量制取淡水，實現能源梯級利用，電水聯產。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種低溫余熱電水聯產系統，包括熱交換器，熱交換器依次與汽輪機、海水淡化蒸發器、加壓泵通過管道相連構成回路，汽輪機與發電機相連；所述海水淡化蒸發器內部設有多孔介質，多孔介質與導熱肋相連，導熱肋的基底與海水淡化蒸發器外殼形成空間為冷凝腔，供汽輪機出來的乏汽進出，多孔介質與海水淡化蒸發器外殼形成空間為海水腔，海水腔一端與海水管線連接，另一端與鹽水管線連接，導熱肋中間間隔通道為淡水蒸汽通道，淡水蒸汽通道與海水淡化蒸發器外部的冷凝器連接，冷凝器出口與淡水管線連接。

與淡水管線連接的淡水儲罐中液面距離冷凝器高差為10米，運行過程中淡水管線一直充滿水，利用淡水管線水柱高度維持蒸汽通道、蒸汽管路和冷凝器中的真空環境，進而降低海水淡化蒸發溫度，而不必像傳統海水淡化技術中使用真空泵建立真空。在海水淡化蒸發器中，海水管線和鹽水管線連接在海水腔進出口，海水腔中充滿海水。

與海水管線連接的海水儲罐液面比與鹽水管線連接的鹽水儲罐液面高。如，與海水管線連接的海水儲罐液面與海水腔頂部距離為9.5米，而與鹽水管線連接的鹽水儲罐中液面與海水腔頂部距離為10米。這樣，海水儲罐和鹽水儲罐中存在液位高差為0.5米，可利用該液位差進而驅動濃鹽水排放，避免了濃鹽水排放泵功的輸入。通過調節海水儲罐與鹽水儲罐的液位差大小，可以調節鹽水的排放速率。

上述低溫余熱電水聯產系統包括發電系統和海水淡化系統。